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Problem bei HP/TP Filter . Bitte um Hilfe

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Frannie88
Neuling
#1 erstellt: 31. Dez 2008, 09:53
Hallo Forum.

Ich habe folgendes vor.
Hab hier 5 Boxen in Reihe geschaltet mit jeweils 4 Ohm Impedanz.
Dem ganzen soll ein HP Filter mit einer Grenzfrequenz von 120Hz vorgschaltet werden.
Wenn ich den Filter allein dimensioniere komme ich mit einem RC- Glied auf eine benötigte Kapazität von 1,06µF, wenn ich den Widerstand mit 1kOhm fest annehme.
Jetzt ist aber meine Frage:
Wenn ich den TP Filter nun vor die 5Boxen hänge, habe ich doch noch eine zusätzliche Impedanz von 20Ohm dabei.
Wie rechne ich diese ein, um meine Grenzfrequenz nicht zu verfälschen?

Hier mal eine Skizze:

http://img123.imageshack.us/img123/6400/roolboxrq8.jpg

Hoffe ihr könnt mir helfen!

Danke,
Frannie
ton-feile
Inventar
#2 erstellt: 31. Dez 2008, 10:18
Hi Frannie und willkommen im Forum,

Also beim ersten mal durchlesen klingt das ehrlich gesagt ziemlich verwirrend.

Erkläre das doch bitte noch mal genauer.
Sind das alles gleiche Lautsprecher oder verschiedene?
Warum hast Du alle in Reihe geschaltet, obwohl da auch eine gemischte Schaltung möglich wäre?
Wie kommst Du auf den Widerstand von 1kOhm?

Soll vor dem Endstufeneingang(zwischen Preamp-Output und Endstufen-Input) oder hinter dem Endstufenausgang gefiltert werden?
Ersteres wäre auf jeden Fall besser.

Gruß
Rainer
Frannie88
Neuling
#3 erstellt: 31. Dez 2008, 10:26

ton-feile schrieb:
Hi Frannie und willkommen im Forum,

Also beim ersten mal durchlesen klingt das ehrlich gesagt ziemlich verwirrend.

Erkläre das doch bitte noch mal genauer.
Sind das alles gleiche Lautsprecher oder verschiedene?
Warum hast Du alle in Reihe geschaltet, obwohl da auch eine gemischte Schaltung möglich wäre?
Wie kommst Du auf den Widerstand von 1kOhm?

Soll vor dem Endstufeneingang(zwischen Preamp-Output und Endstufen-Input) oder hinter dem Endstufenausgang gefiltert werden?
Ersteres wäre auf jeden Fall besser.

Gruß
Rainer



Hallo Rainer,

Die Lautsprecher sind alle 5 identisch. Sind in einfach so in Reihe geschaltet, hat keinen besonderen Grund.
Mir gehts einfach theoretisch dadrum, dass ich einen Filter ja ganz normal dimensioenieren kann über seine Grenzfrequenz und den elektrotechnisch vorgegebenen Aufbau.
Das 1kOhm ist quasi der Widerstand, um das C möglichst klein zu halten.
Das ganze soll keine Endstufe werden sondern einfach eine ganz normale Lautsprecherbox, welche einfach nur für eine gewisse Frequenz abegriegelt sein soll, in dem Fall alles über 120Hz. Es soll quasi das Signal, welches aus der Anlage kommt- vor den Boxen so gefiltert werden, dass hier nur alles über 120Hz durchkommt.

Ich hoffe du verstehst mich jetzt besser

Lg
Frannie
ton-feile
Inventar
#4 erstellt: 31. Dez 2008, 13:14
Hallo Frannie,

ja, jetzt verstehe ich Dich besser.

Leider haut Deine Schaltung aber so nicht hin.

Wenn Du es so machen würdest, wie in Deinem Posting beschrieben, hättest Du auf Dein Boxenarray mit 20 Ohm bezogen einen Hochpass erster Ordnung (6dB/Okt) mit einer Grenzfrequenz von ca. 7.5kHz gewastelt, wobei der 1kOhm Widerstand dabei überhaupt keine Rolle spielt.

Du kannst Dir das ganze wie einen Spannungsteiler, also eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen vorstellen.

Gehen wir mal davon aus, dass Deine in Reihe geschalteten Lautsprecher einem ohmschen Widerstand von 20 Ohm entsprechen, obwohl das so nicht stimmt, aber damit quäle ich Dich später.

Der parallele 1k Ohm Widerstand ist in Relation dazu so groß, das er in der Näherung wie eine Unterbrechung, also als praktisch nicht vorhanden betrachtet werden kann.

Der andere Widerstand Deines Spannungsteilers ist der Kondensator.

Je tiefer die Frequenz wird, desto mehr Spannung fällt am Kondensator ab, dessen Widerstand dann ja immer mehr steigt, so dass der arme 20 Öhmer(Deine Lautsprecher) immer weniger davon ab bekommt.
Folge:die Lautsprecher werden mit fallender Frequenz immer leiser.

Die Grenzfrequenz des so entstandenen Hochpasses liegt da, wo an beiden Widerständen die gleiche Spannung abfällt, sie also gleich groß sind.

Wir müssen den Kondi deshalb so dimensionieren, dass er bei 120Hz 20 Ohm hat.

Bei Kondensatoren und Spulen spricht man von Blindwiderständen Xc bzw XL .

Die Formel für den Kondi-Blindwiderstand ist:
Xc = 1 / (2 · π · f · C) also: 20 Ohm = 1 / (2 · π · 120Hz · C)
Der Kondi müsste also 66,3µF haben.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Jetzt könnte man meinen, es ist alles im Lack, aber von wegen.

Blöderweise lässt sich ein Lautsprecher nämlich nicht wie ein ohmscher Widerstand behandeln, weil er aus einem Haufen Widerständen, Spulen und Kondensatoren besteht, die sich miteinander vergnügen.

Die sorgen dafür, dass sich der Widerstand über die Frequenz ständig verändert und das ist sehr ärgerlich, weil damit unser schöner Spannungsteiler aus zwei frequenzabhängigen Widerständen besteht und deshalb ziemlich hässliche Sachen mit dem Frequenzgang anstellt.
Man spricht bei Lautsprechern deshalb auch von Impedanz, weil es sich um eine Mischung von Wirk-, induktiven Blind- und kapazitiven Blindwiderständen handelt.

Damit Du weißt, wie das in der Praxis aussieht, habe ich noch eine Simulation für Dich:

Im oberen Fenster Schwarz ist der Frequenzgang einer Bassreflexbox zu sehen.
Unten im Fenster der dazu gehörige Impedanzgang.
Da siehst Du schon, dass der alles andere als linear verläuft.
Rot im oberen Fenster ist dann der Frequenzgang zu sehen, wenn einfach ein Kondensator vor die Box geschaltet wird.

Man muss kein Hellseher sein, um zu sehen, dass das nicht gut klingen, sondern fürchterlich dröhnen würde und deshalb ist eine passive Filterung nur mit größerem Schaltungsaufwand möglich.
Da muß man nämlich die Impedanzschwankungen mit einer speziellen Schaltung vor dem Kondensator verbergen.

Das ist übrigens auch der Grund, warum man die Finger von gefilterten Hochpegel-Satellitenausgängen an Subwoofern lassen sollte.
Da liegt meist nur ein billiger Elko im Signalweg, der dann für die beschriebenen dramatischen Folgen sorgt.


Ende des Romans!

Gruß
Rainer
ton-feile
Inventar
#5 erstellt: 31. Dez 2008, 14:11
Hi,

nur der Vollständigkeit halber.

Wenn das ganze ein Tiefpass sein soll, nimmst Du statt des Kondensators einfach eine Spule.
Deren Blindwiderstand steigt aber mit der Frequenz, also wird der Lautsprecher dann immer leiser.

Formel:
XL = 2 · π · f · L also: 20 Ohm = 2 · π · 120 · L
wären dann ca. 27mH.

Aber das Problem mit dem Impedanzgang der Lautsprecher bleibt bestehen wie beim Hochpass.

Gruß
Rainer
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